Geri Dön

Discrete fracture network (DFN) modeling and hydraulic fracturing (HF) simulations in FracMan for tight sandstone and gas shale unconventional reservoirs of thrace region

Trakya bölgesindeki sıkı kumtaşı ve gaz şeyli geleneksel olmayan rezervuarları için FracMan'de ayrık çatlak ağı (DFN) modelleme ve hidrolik çatlatma (HF) simülasyonları

PDF İndir

  1. Tez No: 863630
  2. Yazar: FERİD ÇELEN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ KAYHAN DEVELİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Jeoloji Mühendisliği, Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Energy, Geological Engineering, Petroleum and Natural Gas Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 157

Özet

Tez, özellikle Trakya bölgesindeki sıkı kumtaşı ve gaz şeyli formasyonlarda hidrolik çatlatma (HF) simülasyonları için Ayrık Çatlak Ağı (DFN) modellerini geliştirmeyi ve doğrulamayı hedeflemektedir. Bu araştırma, karmaşık jeolojik ortamlarda hidrolik çatlatma süreçlerine daha derin bir anlayış sağlamak açısından petrol mühendisliği ve kaya mekaniği alanında hayati öneme sahiptir. Kaya formasyonlarının heterojen doğası, akışkan akışı ve kırılma davranışını etkileyen doğal çatlakların karmaşık ağı gibi zorluklara bir çözüm sunmayı amaçlamaktadır. Bu çalışmanın metodolojisi çok yönlüdür. Yüksek kaliteli mostra (yüzeylenme) görüntülerinin toplanması ve Image J yazılımı kullanılarak çatlakların kesin olarak tanımlanması ve işlenmesiyle başlar. Bu görüntüler AutoCAD'de sayısalllaştırılarak çatlakların doğru şekilde haritalanması ve ana geometrik parametrelerin çıkarılması sağlanır. Bu parametreler daha sonra yüksek teknoloji ürünü bir yazılım olan FracMan' de hidrolik çatlatma simülasyonları için DFN modeller oluşturmak ve optimize etmek için kullanılır. Çalışma, bu modelleri doğrulamak ve Trakya bölgesinin jeolojik yapısını anlamak için kapsamlı jeolojik analiz, saha çalışmaları ve laboratuvar deneylerini de kapsar. Jeolojik analiz, Trakya bölgesinin kendine özgü stratigrafisi ve çökelim geçmişine odaklanır. Bu, bölgenin jeolojik özelliklerinin ayrıntılı bir açıklamasını, çeşitli formasyonların incelenmesini, bileşimlerini ve hidrokarbon potansiyeli açısından önemini içerir. DFN modeller, jeolojik ve yerinde verileri entegre eden son teknoloji ürünü FracMan yazılımı kullanılarak geliştirildi. Çalışma, bu karmaşık ortamlardaki hidrolik çatlatma süreçlerini daha iyi anlamayı hedeflemektedir. Modeller, Brezilyan, tek eksenli ve üç eksenli sıkıştırma testleri yoluyla kaya örneklerinin fiziksel ve mekanik özellikleri açısından analiz edilmesini içeren kapsamlı saha çalışması ve laboratuvar deneyleriyle doğrulanmıştır. Araştırma, maksimum ve minimum yatay stres yönlendirmesiyle hizalanan dikey ve yatay kuyu konfigürasyonlarını inceleyerek, 600x600x600 metrelik bir rezervuarda hidrolik çatlamayı simüle etmeyi içermektedir. Dikey kuyuda, uyarılmış çatlaklar 225/0 eğim/dalma ve 0.0316 metre ortalama açıklığa sahiptir. Bu çatlaklar 5400 metrekarelik bir alanı kaplamış ve toplamda 134 metreküp hacme sahiptir. SHmax ile hizalanan yatay kuyuda, 140 uyarılmış çatlak 1400 metrekareyi aşan bir alanı kaplamış ve 26.45 metreküp hacme sahiptir. SHmin doğrultusundaki yatay kuyuda ise 144 uyarılmış çatlak 0.024 metre ortalama açıklığa sahip ve 1440 metrekarelik bir alanı kaplayan toplamda 27.16 metreküp hacme sahiptir. Şişme (çatlak açıklığındaki genişleme), sırasıyla dikey kuyu, SHmax doğrultusundaki yatay kuyu ve SHmin doğrultusundaki yatay kuyu için 80, 115 ve 112 çatlaklağın şişmesi ile sonuçlandı. Şişme genellikle perforasyon bölgelerine yakın çatlaklarda meydana geldi. Şişen ve şişmeyen çatlakların toplam sayısı, her senaryo için Ayrık Çatlak Ağı modelinde tanımlanan toplam çatlak sayısıyla tam olarak eşittir. Bu araştırmanın sonuçları, hidrolik çatlatma tasarımlarını optimize etmeye ve hidrokarbon elde etme verimliliğini artırmaya katkılarda bulunması beklenmektedir. DFN modelleme tekniklerini ilerleterek ve bunları deneysel verilerle entegre ederek, teorik modeller ile gerçek senaryolar arasındaki boşluğu kapatmayı amaçlamaktadır. Elde edilen bilgiler, benzer jeolojik ortamlarda gelecekteki olası keşif ve iyileştirme stratejilerini belirlemede kritik olabilir. Bu çalışma, karmaşık jeolojik ortamlarda hidrolik çatlatmanın anlaşılması ve optimize edilmesine önemli bir katkıda bulunmaktadır. Bu araştırmada benimsenen kapsamlı yaklaşımın, daha etkili çatlatma uygulamalarının geliştirilmesini etkilemesi ve jeolojik araştırma ve keşif stratejileri alanına katkıda bulunması beklenmektedir.

Özet (Çeviri)

The thesis primarily aims to develop and validate Discrete Fracture Network (DFN) models for hydraulic fracturing (HF) simulations in unconventional reservoir rocks, specifically in the Trace region's tight sandstone and gas shale formations. This research is crucial in the field of petroleum engineering and rock mechanics as it seeks to provide a deeper understanding of hydraulic fracturing processes in complex geological settings. It addresses the challenges posed by the heterogeneous nature of rock formations and the intricate network of natural fractures that impact fluid flow and fracturing behavior. The methodology employed in this study is multifaceted. It begins with the collection and processing of high-quality outcrop images using Image J software for precise fracture identification. These images are digitized in AutoCAD, allowing for the accurate mapping of fractures and extraction of key geometric parameters. These parameters are then used to create and optimize DFN models for hydraulic fracturing simulations in the high-tech software FracMan. The study also encompasses comprehensive geological analysis, fieldwork, and laboratory experiments to validate these models and understand the geological structure of the Thrace region. The geological analysis focuses on the Thrace region's unique stratigraphy and sedimentation history. This involves a detailed description of the geological characteristics of the region, including the study of various formations, their composition, and their significance in terms of hydrocarbon potential. DFN models were developed using a state of art software FracMan, integrating geological, and in situ data. The study emphasizes enhancing the understanding of hydraulic fracturing processes within these complex settings. The models are validated through extensive fieldwork and laboratory experiments, which include analyzing rock samples for their physical and mechanical properties through Brazilian and uniaxial compression tests. The research involved simulating hydraulic fracturing within a 600x600x600 meter reservoir, examining vertical and horizontal well configurations aligned with the maximum and minimum horizontal stress directions. In the vertical well, induced fractures followed a trend/plunge of 225/0, with an average aperture of 0.0316 meters. These fractures covered an area of 5400 m2 and had a total volume of 134 m3. Horizontal wells aligned with SHmax exhibited 140 induced fractures spanning 1400 square meters, with a volume of 26.45 cubic meters. In the case of SHmin alignment, 144 induced fractures had an average aperture of 0.024 meters, covering 1440 square meters and totaling 27.16 cubic meters in volume. Inflation resulted in 80, 115, and 112 fractures for the vertical well, horizontal well aligned with SHmax, and horizontal well aligned with SHmin, respectively. Inflation predominantly occurred on fractures near perforation sites. The combined count of inflated and non-inflated fractures precisely equaled the total fractures identified in the Discrete Fracture Network model for each scenario. The outcomes of this research are expected to contribute to optimizing hydraulic fracturing designs and improving hydrocarbon recovery efficiency. By advancing DFN modeling techniques and integrating them with empirical data, the study aims to bridge the gap between theoretical models and real scenarios. The insights gained could be pivotal in determining possible future exploration and recovery strategies in similar geological settings. This study marks a significant contribution to understanding and optimizing hydraulic fracturing in complex geological settings. The comprehensive approach undertaken in this research is expected to influence the development of more effective fracturing practices and contribute to the broader field of geological research and exploration strategies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    383099

    Discrete fracture network modeling and gel injection simulation in fractured carbonates

    Çatlaklı karbonatlarda ayrık çatlak ağı modeli ve jel enjeksiyonu simülasyonu

    ASHKAN SOLTANIEH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERHAT AKIN

  2. Tez No

    513655

    Discrete fracture network modeling of alaşehi̇r geothermal field

    Alaşehir jeotermal sahasının ayrık çatlak ağ modellemesi

    HAKKI AYDIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERHAT AKIN

  3. Tez No

    368932

    Discrete fracture network modeling in a carbon dioxide flooded heavy oil reservoir

    Karbon dioksit basılmış ağır petrol rezervuarının ayrık çatlak ağı modeli

    JAVID SHIRIYEV

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERHAT AKIN

  4. Tez No

    871996

    Experimental and numerical investigation of coal cleat in longwall mines based on discrete fracture network analysis

    Uzun ayak madenlerinde kömür klitlerinin ayrık çatlak ağı analizine dayalı deneysel ve sayısal incelenmesi

    FIDAN JAFAROVA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET GÜNEŞ YARDIMCI

  5. Tez No

    694513

    Modeling and simulation of the fluid flow in artificially fractured and gel treated core plugs

    Yapay olarak kırılmış ve jel işlemı görmüş karotlarda akışkan akışının modellenmesı ve sımülasyonu

    ONUR ALP KAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL DURGUT

Geri Dön